微波提取柴胡揮發油的工藝研究

譚承佳，溫榮偉，馬家驊，3*，楊興旺

(1.綿陽師范學院，四川綿陽 621000;2.西南科技大學，四川綿陽 621010;3.四川省柴胡工程技術研究中心 (籌)，四川綿陽 621010;4.四川德培源中藥科技開發有限公司，四川綿陽 621000)

柴胡是我國傳統中藥之一，為傘形科多年生草本植物柴胡Bupleurum Chinese DC.或狹葉柴胡Bupleurum scorzonerifolium Willd.的干燥根。揮發油為其主要有效組分，現代研究［1-3］表明柴胡揮發油具有較好的解表、退熱作用，還具有一定的抗炎、抗驚厥作用，被制成相關劑型廣泛用于臨床，如柴胡注射液、柴胡口服液等。對柴胡揮發油的提取傳統采用水蒸氣蒸餾法［4-5］，該法操作簡單，但耗時長，提取效率低，出油率低，能耗大。近年來興起的的超臨界CO2萃取技術也有應用于柴胡揮發油的報道［6］，該法具有高效，出油率高，環保等特點，但成本較高，急需尋找更加有效的方法。

而微波提取與傳統的水蒸氣蒸餾、索氏抽提等技術相比，可縮短實驗和生產時間、降低能耗、減少溶劑用量以及廢物的產生，同時可提高收率和提取物純度，目前用于揮發油等生物活性成分的提取報道較多［7-9］，但幾乎未見用于柴胡揮發油的報道，故本實驗嘗試將其用于柴胡揮發油的提取，以提高效率，降低能耗。實驗中以出油率為指標，采用單因素和正交試驗設計來確定微波提取柴胡揮發油的最佳工藝條件，并通過氣相色譜定性對比了其與傳統水蒸氣蒸餾法所得揮發油成分的區別。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 經改造的Galanz WP700微波爐 (順德市格蘭仕微波爐電器有限公司);Varian 450GC氣相色譜儀 (美國瓦里安公司);BP211D型電子天平 (德國賽多利斯);RE-52A型旋轉蒸發儀 (上海亞榮生化儀器廠)。

1.2 試藥 柴胡藥材 (四川德培源中藥科技開發有限公司提供)，經西南科技大學馬家驊副教授鑒定為傘形科植物柴胡Bupleurum chinense DC.的干燥根;正己烷、無水乙醇均為分析純。

2 方法與結果

2.1 單因素考察 以出油率為指標，采用單因素試驗法考察影響微波提取柴胡揮發油的因素，即取柴胡藥材適量，置圓底燒瓶，加入一定體積的正己烷，放入微波爐腔，設定微波火力與時間，回流提取，待提取結束，冷卻至室溫，抽濾，收集濾液，濃縮至適量，水浴蒸干，得棕黃色濃縮物，即微波提取物。采用水蒸氣蒸餾法收集揮發油精油，讀取體積，計算揮發油得率。

2.1.1 料液比的考察 保持微波火力為中高火，提取時間為10 min，對料液比為1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶10、1∶12分別進行考察，結果揮發油得率分別為0.105%、0.119%、0.133%、0.139%、0.139%、0.144%、0.144%，表明隨著溶劑量的增加，揮發油得率上升，直至增加到為藥材的10倍量時達得最大值，得率不會再隨著溶劑量的增加而增加。

2.1.2 提取功率的考察 保持料液比為1∶5，提取時間為10 min，對提取功率低火 (119 W)、中低火 (280 W)、中火 (462 W)、中高火 (595 W)、高火 (700 W)分別進行考察，結果揮發油得率分別為0.099%、0.145%、0.125%、0.119%、0.099%。結果表明，微波爐火力為中低火檔時揮發油得率最高，低火檔時，由于微波強度不夠，使細胞的細胞壁和細胞膜破損程度不夠，使提取得率降低，隨著火力的增加，高溫下可能使部分溶劑蒸發，并帶走某些有效成分，導致提取物得率降低，從而致揮發油得率降低。

2.1.3 提取時間的考察 保持料液比1∶5，微波火力大小為中高火，對提取時間 5、10、15、20、25、30、35、40 min分別進行考察，結果揮發油得率分別為0.105%、0.119%、 0.125%、 0.159%、 0.155%、 0.159%、0.133%、0.125%。結果表明，隨著提取時間的增加，揮發油的得率明顯增加，在20～30 min時達到最大值，而后隨著時間的增加，得率開始下降。

2.2 正交試驗設計 通過單因素考察，選取3個因素水平進行正交試驗，以揮發油得率為指標，并對結果進行方差分析，因素水平設計表見表1，結果見表2～3。

表1 微波提取因素水平

表2 微波提取法正交試驗結果

表3 方差分析結果

由表2、表3可以看出，微波提取柴胡揮發油的各影響因素中，料液比的影響最大，有顯著性差異，其次為提取時間，微波功率影響最小，因此確定微波提取柴胡揮發油的最佳工藝為A2B3C3，即料液比1∶8，微波火力大小為中火檔，微波提取時間為30 min。在上述最優工藝條件下，進行 3批驗證工藝，結果分別為 0.212%、0.203%、0.220%。

結果表明，在上述最佳提取工藝條件下，柴胡揮發油得率較高，且較穩定，表明該工藝穩定可行。

2.3 微波法與水蒸氣蒸餾法的對比

2.3.1 揮發油的制備 取柴胡藥材適量，分別按照傳統的水蒸氣蒸餾法和微波提取法的最佳工藝提取揮發油，比較兩者的出油率。

2.3.2 揮發油的氣相色譜分析［10-11］取揮發油加適量無水乙醇溶解進行氣相色譜檢測，測定條件如下:以5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷 (HP-5)為固定相的毛細管柱(柱長30 m，內徑為0.32 mm，膜厚度為0.25 μm)，柱溫為程序升溫，初始溫度為50℃，保持5 min，以3℃/min升溫至170℃，保持10 min，再以5℃/min升溫至230℃，用氫火焰離子化檢測器檢測，檢測器溫度250℃;進樣口溫度250℃，分流進樣，分流比為10∶1。載氣為氮氣，體積流量1.0 mL/min。結果見圖1。

圖1 微波法 (A)與水蒸氣蒸餾法 (B)柴胡揮發油GC色譜圖

結果測得水蒸氣蒸餾法出油率約為0.07%，微波萃取法出油率約為0.21%，且由圖1可知，兩者所得揮發油成分接近，主要成分基本一致。

3 討論

本實驗通過單因素考察和正交試驗設計，對微波法提取柴胡揮發油的工藝進行了優化，獲得了最佳工藝條件，并通過出油率和GC圖譜對所得揮發油的得率和組成成分與水蒸氣蒸餾法進行了比較，結果表明水蒸氣蒸餾法所得揮發油中主要成分與微波提取法所得揮發油中主要成分相同，且后者揮發油得率是前者的2倍多;在提取時間上，微波提取法只需30 min，后續純化約2 h，相對于水蒸氣蒸餾法時間大大縮短。總體而言，微波萃取法提取率高，工藝簡單，能耗低，用于柴胡揮發油的提取切實可行，具有明顯的優勢。后續將在此基礎上，擬進一步研究微波法提取柴胡揮發油的中試與工業化參數。

［1］史 青，聶淑琴，黃璐琦.柴胡屬植物化學成分及藥理研究新進展［J］.中國實驗方劑學雜志，2002，8(5):53-56.

［2］薜 燕，白金葉.柴胡解熱成分的比較研究［J］.中藥藥理與臨床，2003，19(1):11-12.

［3］劉 燕，廖衛平，葛發歡，等.柴胡有效成分的萃取與抗驚厥作用實驗研究［J］.中醫藥學報，2001，29(3):47-49.

［4］李秀琴，孫秀燕，何仲貴，等.柴胡揮發油提取方法的研究［J］.中國藥學雜志，2004，39(2):103-105.

［5］魏繼新，鄔科芳，史萬忠，等.柴胡揮發油提取精制工藝研究［J］.中成藥，2008，30(3):441-443.

［6］葛發歡，李 瑩，謝健鳴，等.超臨界CO2從柴胡中萃取揮發油及其皂苷的研究［J］.中國中藥雜志，2000，25(3):149-153.

［7］孫 宏，張 澤，王 穎，等.微波輔助提取柑橘皮中的揮發油［J］.齊齊哈爾大學學報，2009，25(5):51-53.

［8］鄒小兵，陶進轉，夏之寧，等.微波輔助提取揮發油的研究進展［J］.中成藥，2010，32(6):1014-1020.

［9］郭錦棠，李 伶，楊俊紅，等.微波提取山楂中總黃酮的正交實驗研究［J］.中國藥學雜志，2005，40(2):112-115.

［10］李秀琴，孫秀燕，陳曉輝，等.柴胡揮發油質量的GC指紋圖譜分析方法［J］.中草藥，2006，37(8):1165-1167.

［11］白宗利，王 巖，賈天柱.柴胡醋制前后揮發油成分的GCMS分析［J］.中成藥，2009，31(9):1397-1398.